Objektdetektering har fått stort forskningsintresse de senaste åren, eftersom det är maskiners ögon och är en grundläggande uppgift inom datorseende som syftar till att identifiera och lokalisera föremål av intresse. Hårdvaruacceleratorer syftar vanligtvis till att öka genomströmningen för realtidskrav samtidigt som energiförbrukningen sänks. Studier av feltolerans säkerställer att algoritmen utförs korrekt även med felpresentation. Denna avhandling täcker dessa ämnen och tillhandahåller en Field-Programmable Gate Array (FPGA)-implementering av en objektdetekteringsalgoritm, You Only Look Once (YOLO), samtidigt som man undersöker implementeringens feltolerans. En baslinjeimplementering på FPGA tillhandahålls först och sedan tillämpas, implementeras och testas två feltoleranta implementeringar, en med trippelmodulär redundans och en med tidsredundans. Fastnade fel injiceras i implementeringarna för att studera feltoleransen. Vår FPGA-implementering av YOLO ger en höghastighets, låg strömförbrukning och mycket konfigurerbar hårdvaruaccelerator för objektdetektering. I detta examensarbete görs implementeringsdesignen med en kombination av egendesignade moduler med VHDL och Xilinx-försedd Intellectual Property (IP). Jämfört med andra forsknings- eller öppen källkodsversioner som använder High-Level Synthesis (HLS), är denna design mer konfigurerbar för framtida referenser och tar bort onödiga hårdvarusvarta lådor. Jämfört med andra studier om hårdvaruacceleratorer fokuserar denna avhandling på feltolerans. Detta examensarbete skapar utrymme för mer arbete med att utforska feltolerans, t.ex. skapa en mer feltolerant implementering eller undersöka hur vissa fel kan påverka resultatet. Det är också möjligt att använda implementeringen från denna avhandling som baslinje för andra forskningsändamål, eftersom implementeringen är fristående och mycket konfigurerbar. / Object detection gets great research interest in recent years, as it is the eyes of machines and is a fundamental task in computer vision that aims at identifying and locating objects of interest. Hardware accelerators usually aim at boosting the throughput for real-time requirements while lowering power consumption. Studies on fault tolerance ensure the algorithm to be performed correctly even with error presenting. This thesis covers these topics and provides a Field-Programmable Gate Array (FPGA) implementation of an object detection algorithm, You Only Look Once (YOLO), while investigating the fault tolerance of the implementation. A baseline implementation on FPGA is first provided and then two fault-tolerant implementations, one with triple-modular redundancy and one with time redundancy are applied, implemented, and tested. Stuck-at faults are injected into the implementations to study the fault tolerance. Our FPGA implementation of YOLO provides a high-speed, low-power-consumption, and highly-configurable hardware accelerator for object detection. In this thesis, the implementation design is done with a combination of self-designed modules with VHDL and Xilinx-provided Intellectual Property (IP). Compared to other research or open-source versions using High-Level Synthesis (HLS), this design is more configurable for future references and removes unnecessary hardware black boxes. Compared to other studies on hardware accelerators, this thesis focuses on fault tolerance. This thesis creates space for more work on exploring fault tolerance, e.g., creating a more fault-tolerant implementation or investigating how certain faults could affect the result. It is also possible to use the implementation from this thesis as a baseline for other research purposes, as the implementation is stand-alone and highly configurable.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-339914 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Yang, Tiancheng |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Stockholm : KTH Royal Institute of Technology |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:762 |
Page generated in 0.0028 seconds